ダウンサイジングターボ
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フォードのダウンサイジングターボシリーズ「Eco Boost」。1.0リッター直列3気筒から3.5リッターV型6気筒までを揃える。

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この記事には独自研究が含まれているおそれがあります。問題箇所を検証出典を追加して、記事の改善にご協力ください。議論はノートを参照してください。(2021年5月)

ダウンサイジングコンセプト[1]とは、自動車においてターボチャージャースーパーチャージャーなどの過給機を使うことにより、従来エンジンと同等の動力性能を確保したまま排気量を小型化(ダウンサイジング)し、巡航時の燃費を向上させるエンジン設計思想(コンセプト)のことを指す。
概要
機構

「ドッカンターボ」なる表現に代表されるような旧来の過給機付きガソリンエンジンは、加速力や最高出力を追求する目的で設計されていた。過給圧の高い大型の過給機を組み込み、過大な爆発圧力と熱からエンジンを守るために低圧縮比化することで非常に高出力なエンジンを生み出したが、同等排気量や大排気量で同等出力の自然吸気エンジンと比べると運転性(ドライバビリティ、扱いやすさ)と燃費が大変悪かった。

一方でダウンサイジングコンセプトは大前提として省エネルギー(=燃費を向上させるため)の設計思想がある。燃費向上のためエンジンの小排気量化を行い、次いで動力性能を従来と同等水準に維持することを基本に、目標とする動力性能を達成するための手段としてターボチャージャーやツインチャージャーを用いている。

エンジンの小型化が燃費改善に繋がる最大の理由としては、機械抵抗損失が低減されることが挙げられる。機械抵抗損失とは摩擦損失と吸気損失(ポンピングロス)という2つのエネルギー損失の総和で、全ての走行条件を加味するとエンジンの仕事量のうち3?4割はこの損失に消えているとされる。この損失はエンジン排気量に比例しており、排気量が半分になるとおよそ2/3から1/2程度にまで減少する[2]。また気筒あたりの排気量拡大に限度のあるガソリンエンジンにおいては、排気量低減は気筒数削減(レスシリンダー化)に繋がるため、さらなる摩擦損失の低減が可能となる。これにより、アイドリング状態や定常走行時といった、エンジン回転数の低い低負荷域での燃費を大きく改善することが可能となった。

また同コンセプトの誕生と同時期に実用に耐えうる技術となった筒内直接噴射(直噴)技術は、気化熱の冷却効果で高圧縮比を実現しやすいため[注釈 1]ターボとの相性が極めて良く、さらなる低燃費の実現が見込める。

エンジンの特性としては、小型のターボチャージャーを用いたりターボチャージャーとスーパーチャージャーを組み合わせることによって、最高速度・最高出力の向上よりも実用域(低?中回転域)のトルクと応答性を向上させ、日常使用に適したエンジンに仕上げられている。自然吸気エンジンに比べて圧倒的に向上した低速トルクは、わずか1000回転台で最大トルクを発生しつつ、フラットトルク化を低中速域で維持することにより、従来の自然吸気エンジンではエンジンを回して加速していた状況から一変し、エンジンを極力回さずに加速することが可能となっている。それゆえターボラグもほぼ存在せず、坂道はトルクで苦もなく駆け上がり、市街地でもキビキビとした走りが可能となるため、燃費の良さを抜きに走りの味でダウンサイジングターボを選ぶ消費者もいる。

一方で過給が始まらないほどの低い回転域においては排気量の大きな自然吸気エンジンよりトルクで劣ってしまうため、同じ力を出すにしてもアクセルペダルをより踏み込んで、エンジン回転数を上げてしまいがちになる。また急加速が連続したり、速度が200 km/hを超えるアウトバーンのように巡航があまりに高負荷域(≒高回転域)で続くような環境では燃料消費率が悪化するため、大排気量エンジンほどではないにせよ、狙ったような低燃費を実現できない場合もある[3]

好みの問題で言えば、実用領域重視のため高回転域での伸びは少なく、エンスージアストからは官能性に欠けるという意見もある[4]
採用状況8代目ゴルフはハイブリッドとダウンサイジングターボを組み合わせる。マッスルカーの代名詞であるV型8気筒ではなく、直列4気筒ターボを搭載したグレードのシボレー・カマロ

過給機を用いる事により同等の出力を維持しつつ、排気量を減らすという概念自体は目新しいものではなく、欧米各国で古くからあった。日本でも過給器が乗用車[注釈 2]として1979年(昭和54年)10月に初めて認可された当時、ターボは省燃費が主目的であり[注釈 3]1990年代初頭には兼坂弘によっても提案されていた。


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出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)
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